WO2023072899A2 - Vorrichtung und verfahren zum ausrichten der position eines optischen elements und kurzpulslasersystem - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum ausrichten der position eines optischen elements und kurzpulslasersystem Download PDF

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WO2023072899A2
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Robert Bessing
Martin Liermann
Andreas Enzmann
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Trumpf Scientific Lasers Gmbh + Co. Kg
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/003—Alignment of optical elements
    • G02B7/004—Manual alignment, e.g. micromanipulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S3/0057—Temporal shaping, e.g. pulse compression, frequency chirping

Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for aligning the position of an optical element, in particular for aligning the position of an optical grating in a short-pulse laser system, for example an ultra-short-pulse laser system, and a short-pulse laser system, for example an ultra-short-pulse laser system.
  • a short-pulse laser system for example an ultra-short-pulse laser system
  • a short-pulse laser system for example an ultra-short-pulse laser system
  • Short-pulse laser systems and ultra-short-pulse laser systems are suitable, for example, for a large number of types of material processing, such as drilling, ablation, cutting or the introduction of structures.
  • Short-pulse lasers and ultra-short-pulse lasers are also used in medical technology, for example in ophthalmology, including in refractive surgery, for example in in-situ operations to correct ametropia.
  • short-pulse lasers and ultra-short-pulse lasers can continue to be used in the field of multiphoton spectroscopy.
  • Terahertz radiation i.e. light with wavelengths between the infrared range and in the millimeter range
  • ultrashort pulse lasers based on the absorption of pulses with a pulse length in the femtosecond range in special semiconductors.
  • Short-pulse lasers are pulsed lasers with a pulse duration in the nanosecond range.
  • Ultra-short-pulse lasers as a sub-area of short-pulse lasers are understood to be laser beam sources that emit pulsed laser light with a pulse duration in the picosecond and femtosecond range, so-called picosecond lasers and femtosecond lasers.
  • the extremely short laser pulses enable materials to be processed or influenced without unintentional or undesired thermal influences having a disruptive effect on the process or these thermal influences can at least be reduced compared to continuous wave lasers or lasers operating with longer pulses.
  • the ultra-short pulse lasers i.e. the picosecond lasers and femtosecond lasers
  • a quasi-cold processing of workpieces is already possible at comparatively moderate average power levels, essentially without receiving a disruptive heat input into the material of the workpiece.
  • This is based on the fact that heat input and heat conduction are subject to a certain inertia, which essentially exceeds the time window of the short laser pulses. Accordingly, the laser pulses do not hit the workpiece to be processed long enough to enable significant heat conduction.
  • the processed material can therefore be processed particularly gently in comparison to alternative processing methods.
  • material properties that change negatively as a result of heat input can be avoided, for example a reduction in the corrosion resistance of stainless steels, since the passivating chromium layers are not destroyed by excessive heat input.
  • a particular advantage of ultrashort pulse lasers is their comparatively very high pulse peak power. This enables a sudden, direct phase transition from solid to gaseous in the processed material, so that the liquid phase can essentially be “skipped”. Avoiding the melting of the processed material allows for a high-quality processing result.
  • Systems for providing high power ultrafast lasers may have chirped Pu Is gain.
  • a femtosecond pulse is transformed into a nanosecond pulse and then optically amplified.
  • the stretched, amplified pulse is then compressed into a femtosecond pulse or picosecond pulse using a compressor unit.
  • An optical grating is usually used as the compressor unit.
  • the distance of the optical grating to adjacent optical components of the laser system for example reflecting mirrors, and in particular the angular orientation of the optical grating with respect to the direction of the light incident on the optical grating and adjust the light emitted by the optical grating, diffracted or reflected by the grating very precisely in order to obtain the desired pulse duration.
  • the grating must be held in a stable position and at a stable angle in the laser system. In order to align the optical grating, it must therefore be adjustable in three geometric axes.
  • an optical grating in a laser system must be designed to be rotatable or pivotable about a vertical axis in order to set a working angle required for compression between the incident radiation and the surface of the grating facing the incident radiation.
  • the optical grating can also be pivoted about a first horizontal axis, through which an inclination of the optical grating, thus an angle between the surface of the grating facing the incident light and the vertical, can be adjusted and furthermore pivoted about a second horizontal axis, through which a Tilting of the optical grating is enabled.
  • the required amount of adjustability about the horizontal axis is many times smaller than the required minimum pivoting range about the vertical axis. Thus, it may be sufficient to provide tilt and tilt about the two horizontal axes of a few degrees each.
  • the optical grating In order to set the laser system correctly, however, the optical grating must first be oriented in the direction of the incident radiation, whereby the "direction" of the orientation refers to a geometric grating axis oriented orthogonally to the optical grating or to its surface facing the incident light. The optical grating is then adjusted to the working angle relative to the incident light. Depending on the laser system and grating, this can be in the range between 50° and 70°, for example.
  • the grating components of the optical grating can turn out to be large, particularly in the case of laser systems for short pulses and high powers, so that the optical grating has correspondingly large dimensions. In this way, the optical lattice can reach a width and/or a height in the meter range.
  • the aforesaid alignment of the optical grating must be stable and executed with a high level of rigidity, so that after the alignment, for example during transport or during operation, there is no unwanted shift in the orientation of the optical grating.
  • This assembly which provides the two horizontal axes, is usually placed on a large, external rotation table, which separately provides the rotation around the vertical axis.
  • External rotary tables of this type are comparatively large, which means that they increase the dimensions of the laser system. Furthermore, external rotary tables of this type are expensive, so that the cost of providing the laser system is also pushed up as a result.
  • an object of the present invention to provide an improved device for aligning the position of an optical element, in particular an optical grating in a short-pulse laser system, and a corresponding method.
  • the object is achieved by a device for aligning the position of an optical element, in particular for aligning the position of an optical grating in a short-pulse laser system, having the features of claim 1.
  • a device for aligning the position of an optical element in particular for aligning an optical grating in a short-pulse laser system, preferably an ultra-short-pulse laser system, comprising a support unit for supporting against the environment and a support unit that is rotatably mounted about a vertical axis of rotation relative to the support unit, preferably slide-mounted , Accommodating unit for accommodating an optical element, in particular an optical grating.
  • a device for aligning the position of an optical element and in particular an optical grating in a short-pulse laser system that is improved over conventional designs can be achieved in that the device also has a removable adjustment device for adjusting an angular position of the recording unit relative to the support unit about the vertical axis.
  • the term “vertical” refers to an orientation perpendicular to a plane of the short-pulse laser system in which the laser beams or laser pulses move in the laser system before they leave the laser system in the form of short pulses.
  • a base or a central base plate of a housing of the laser system is preferably oriented parallel to the aforementioned plane, which can also be referred to as the extension plane of the light. Accordingly, the vertical direction is then perpendicular to the floor or the floor plate.
  • the term “horizontal” is understood as being oriented essentially parallel to the extension plane.
  • the device has a removable adjustment device for setting an angular position of the receiving unit relative to the support unit about the vertical axis, in addition to the rough adjustability via the mounting of the receiving unit relative to the support unit about the vertical axis, fine adjustment or fine adjustment of the alignment of the receiving unit relative be provided to the support unit around the vertical axis.
  • the device can provide an integral rotation capability.
  • the rotatable mounting of the device based on the support unit and the receiving unit that can be pivoted about the vertical axis relative to it, in particular in connection with the removable adjustment device can be understood as an integrated rotary table.
  • the device can accordingly have a particularly stable and, in particular, compact structure.
  • a compact and rigid structure can be provided, which enables precise adjustment of the position of the optical grating.
  • a device for aligning the position of an optical grating in a short-pulse laser system that is improved over conventional designs can also be achieved if the device additionally or alternatively to the removable adjustment device includes a structure such that the receiving unit is slide-mounted on the support unit.
  • the device can provide an integral, stable possibility of rotation with a comparatively high degree of rigidity.
  • the rotatable mounting of the device based on the support unit and the receiving unit that can be pivoted about the vertical axis relative to it can be understood as an integrated rotary table.
  • the device can accordingly have a particularly stable and, in particular, compact structure.
  • a compact and rigid structure can be provided, which enables precise adjustment of the position of the optical grating.
  • the plain bearing can optionally be lubricated.
  • the adjustment device is preferably designed to fix the position of the angular position of the receiving unit relative to the support unit with reference to the vertical axis.
  • the adjustment device is particularly preferably designed to fix the position of the angular position of the receiving unit relative to the support unit in relation to the vertical axis and to adjust the angular position of the receiving unit relative to the support unit about the vertical axis.
  • the adjusting device comprises a receiving-side unit that can be attached to the receiving unit and a supporting-side unit that can be attached to the support unit, the angular position of the receiving unit relative to the supporting unit preferably being adjustable by interaction of the receiving-side unit with the supporting-side unit.
  • the unit on the receiving side comprises an extension that extends radially outwards in relation to the vertical axis, the extension comprising at least one side surface pointing in the circumferential direction and inclined relative to the vertical, and wherein the unit on the receiving side has a side surface that can be adjusted in the direction of the vertical axis Adjusting body with a corresponding to the side surface oriented, the side surface contacting wedge surface.
  • the extension comprises a lateral surface inclined relative to the vertical on both sides in relation to the circumferential direction, and where the unit on the receiving side based on the circumferential direction on both sides of the extension has an adjusting body adjustable in the direction of the vertical axis with a wedge surface oriented corresponding to the side surface of the respective side and contacting the respective side surface.
  • the receiving-side unit is arranged detachably on the receiving unit, preferably fastened.
  • the unit on the support side can be detachably arranged, preferably fastened, on the support unit.
  • the adjustment body is guided on the support unit so that it can be displaced in the direction of the vertical axis.
  • the adjustment body is preferably arranged on the support unit so that it can be displaced in the direction of the vertical axis and perpendicularly to the vertical axis, preferably tangentially to the circumferential direction in relation to the vertical axis, with the adjustment body preferably being oriented essentially tangentially to the circumferential direction, the adjustment body in the direction of the vertical axis has a penetrating slot, the adjustment body preferably being guided via the slot on a guide axis element which extends in the vertical direction through the slot and is fixedly arranged on the support unit. In this way, jamming of the components of the adjustment device can be counteracted.
  • the alignment of the adjustment body can adapt to the new orientation of the unit on the receiving side.
  • the adjustment body has a wedge guide surface inclined to the vertical on its side opposite the wedge surface, the wedge guide surface having a wedge guide surface provided on a guide block, corresponding to the guide wedge surface oriented guide surface is in contact, preferably wherein the wedge surface and the wedge guide surface are inclined in opposite directions with respect to the vertical.
  • the guide block is mounted so that it can pivot relative to the support unit about an axis parallel to the vertical axis.
  • the guide block can adapt to a changed orientation of the adjustment body due to a movement of the extension. Accordingly, it can be achieved that the guide block and the setting body always form surface contact with one another.
  • the receiving unit is preferably slide-mounted on the support unit.
  • the support unit has a preferably circular receptacle for axially and radially supporting the receptacle unit.
  • a slide ring for providing the slide bearing is preferably arranged on the side of the receiving unit facing the support unit and is preferably received in the circular seat, with the slide ring preferably interacting via a radial outer surface with a radial inner surface of the circular seat in order to radially position or close the slide ring store, and / or the sliding ring cooperates via an axial sliding surface with an axial guide surface of the circular receptacle in order to position or store the sliding ring axially.
  • the slide ring preferably has a different material from the support unit and/or the receiving unit. It was possible to determine from tests that a particularly advantageous embodiment of the slide ring has a brass alloy.
  • the sliding ring can also comprise a ground surface and/or be provided with a lubricant on at least one surface provided for storage, preferably an axial sliding surface pointing in the direction of the support unit and/or a radial surface, preferably a radial outer surface.
  • the support unit and/or the receiving unit are essentially formed from a high-strength aluminum alloy.
  • the guide surface is segmented.
  • the guide surface can be formed by at least one sliding plate arranged on the support unit, the guide surface preferably being provided by a plurality of sliding plates distributed, preferably evenly distributed, in the circumferential direction. If the sliding plates are spaced apart from one another, viewed in the circumferential direction, the surfaces of the sliding plates pointing in the direction of the receiving unit together correspondingly form a segmented guide surface.
  • the at least one sliding plate comprises a steel alloy, preferably a high-grade steel alloy.
  • the at least one sliding plate can have a ground surface and/or a surface provided with a lubricant.
  • at least one hold-down device is provided on the support unit, with the at least one hold-down device being designed to hold the receiving unit, preferably the slide ring of the receiving unit, in a predetermined storage position, with the at least one hold-down device preferably applying pressure to the Glide ring has prestressed hold-down body.
  • the hold-down body is preferably arranged in such a way that it applies a prestressing force provided via the spring element in the direction of the support unit to the receiving unit, preferably the slide ring.
  • a plurality of hold-down devices is preferably provided.
  • the at least one hold-down device and the adjusting device are preferably arranged in a uniformly distributed manner, viewed in the circumferential direction.
  • the receiving unit comprises a first joint for tilting the grating holder about a first horizontal axis and/or a second joint for tilting the grating holder about a second horizontal axis, the first joint and/or the second joint preferably being a flexure joint .
  • the first horizontal axis and the second horizontal axis are oriented substantially orthogonal to each other.
  • the projections of the first and second horizontal axes can be oriented perpendicular to one another on a plane perpendicular to the vertical axis or enclose an angle of essentially 90°.
  • a course pulse laser system preferably an ultra-short pulse laser system, comprising a laser light source and an optical grating for compressing a laser light pulse of the laser light source.
  • the short-pulse laser system further comprises a device for aligning the position of an optical grating according to one of the embodiments described above.
  • the short-pulse laser system includes a device for aligning the position of an optical grating according to one of the above embodiments
  • the advantages and effects described with regard to the device can also be achieved analogously by the short-pulse laser system.
  • the object set above is also achieved by a method for aligning the position of an optical grating in a short-pulse laser system having the features of claim 13.
  • a method for aligning the position of an optical element, in particular an optical grating, in a short-pulse laser system comprising the steps of providing a device according to one of the embodiments described above, aligning the optical element at an angle of 0° relative to the direction of the laser beam impinging on the element, at least partially detaching the adjustment device from the support unit and/or the receiving unit, presetting the angular position of the optical element to a predetermined angle relative to the direction of the laser beam impinging on the element by rotating the receiving unit relative to the supporting unit the vertical axis of rotation, the attachment of the adjustment device, and the adjustment, preferably fine adjustment or fine tuning, of the angular position of the optical element to a working angle required in the system by means of the adjustment device.
  • a receiving-side unit of the adjusting device and/or at least one adjustment body arranged on a support-side unit of the adjusting device is removed.
  • the optical element is in particular an optical grating.
  • FIG. 1 shows schematically a perspective side view of a device for aligning the position of an optical grating in a short-pulse laser system
  • FIG. 2 shows a schematic side view of the device from FIG. 1;
  • FIG. 3 schematically shows a further sectional view through the device from FIG. 1;
  • FIG. 4 schematically shows a perspective side view of a support unit of the device from FIG. 1;
  • FIG. 5 shows a schematic plan view of the support unit from FIG. 4;
  • FIG. 6 schematically shows a further plan view of the support unit of the device from FIG. 4;
  • FIG. 7 schematically shows a further sectional view through the device from FIG. 1;
  • FIG. 8 schematically shows a perspective side view of an adjusting device of the device from FIG. 1;
  • FIG. 9 shows a schematic side view of the adjusting device of the device from FIG. 1;
  • FIG. 10 schematically shows a perspective detailed view of an adjusting body of the adjusting device according to FIGS. 8 and 9;
  • FIGS. 11A to 11C each show a schematic plan view of the device from FIG.
  • FIG. 1 schematically shows a perspective side view of a device 1 for aligning the position of an optical element designed in particular as an optical grating 2 in a short-pulse laser system.
  • the device 1 comprises a support unit 3 for support against the environment, in this case for attachment to a base plate of the laser system (not shown). Furthermore, it comprises a receiving unit 5 which is mounted rotatably about a vertical axis of rotation 4 relative to the support unit 3 and in which the optical grating 2 is received in a grating receptacle of the receiving unit 5 .
  • the receiving unit 5 is formed from a first receiving part 8 which includes a first joint (not shown here), and a second receiving part 6 which includes a second joint 7 .
  • the second joint 7 is designed as a flexure joint and provides a pivoting of the optical grating 2 about a second horizontal axis 9 within a predetermined angular range of a few degrees, for example 5 or 10 degrees.
  • the pivoting of the optical grating 2 about the second horizontal axis 9 corresponds to a tilting of the optical grating 2.
  • the first joint 12 is also designed as a solid joint.
  • the first joint 12 provides a pivoting of the optical grating 2 about a first horizontal axis 13 within a predetermined angular range of a few degrees, for example 5 or 10 degrees. Pivoting the optical grating 2 about the first horizontal axis 13 corresponds to a tilting of the optical grating 2, in other words a change in the angle enclosed between the surface 11 and the vertical, which is oriented parallel to the vertical axis 4 here.
  • the receiving unit 5 is slide-mounted on the support unit 3 .
  • the support unit 3 includes a circular receptacle 14 for axially and radially supporting the support unit 5.
  • the support unit 3 includes a circular receptacle 14 for axially and radially supporting the support unit 5.
  • they each have a high-strength aluminum alloy, for example a "7000" aluminum alloy.
  • a slide ring 15 is provided between the support unit 3 and the receiving unit 5 , which is attached to the side of the receiving unit 5 facing the support unit 3 and is received in the circular receptacle 14 .
  • the sliding ring 15 has a brass alloy.
  • the device 1 also has a removable adjustment device 16 for setting an angular position of the receiving unit 5 relative to the support unit 3 about the vertical axis 4 in the sense of a fine adjustment.
  • the adjusting device 16 will be discussed in detail further below.
  • Figure 2 shows a schematic side view of the device 1 from Figure 1, with a section of the second receiving part 6 (in Figure 2 on the left side) being shown in section, so that the principle of tilting about the second horizontal axis provided via the second joint 7 9 within the limits of the predetermined tilt angle indicated by the reference numeral 17.
  • the second receiving part 6 is designed in one piece and has an upper section 18 and a lower section 19 which are essentially separated from one another by a gap 20 .
  • the sections 18, 19 are connected centrally via the second flexure joint 7, and additionally via laterally arranged, fork-like bending structures 21, which, due to their fork-like and therefore flexible design, allow the upper section 18 to pivot relative to the lower section 19 around the via of the second joint 7 provided second horizontal axis 9 affect only insignificantly.
  • the fork-like bending structures 21 contribute to increasing the rigidity of the second receiving part 6 with regard to vibration or thereby with regard to reducing or even preventing vibrations about an axis parallel to the first horizontal axis 13 during operation of the laser system.
  • the second receiving part 6 includes a spring 22, which correspondingly presses the sections 18, 19 apart on the left-hand side.
  • the second receiving part 6 comprises a fine adjustment screw 23, by means of which the orientation of the sections 18, 19 relative to one another can be adjusted.
  • the second section 18 can be fixed relative to the second section by means of additionally provided brackets 24 (see also Figure 1) and/or a counter screw 25 additionally provided on the side of the spring 22 and thus pivoting to be blocked around the second horizontal axis 9.
  • FIG. 3 shows a sectional view through the device 1 from FIG is evident.
  • the first receiving part 8 is designed in one piece and has an upper section 27 and a lower section 28 which are essentially separated from one another by a gap 29 .
  • the sections 27 , 28 are only connected to one another via the first solid-state joint 12 .
  • the first receiving part 8 includes a spring 30, which correspondingly presses the sections 27, 28 apart on the right-hand side.
  • the first receiving part 8 comprises a fine adjustment screw 31, via which the orientation of the sections 27, 28 relative to one another can be adjusted. After reaching the desired orientation about the first horizontal axis 13, the first Section 27 is fixed relative to the second section 28 by means of an additionally provided lock screw 32 and/or additionally provided bracket (not shown) and thus pivoting about the first horizontal axis 13 can be blocked.
  • the first and second receiving parts 8, 6 are correspondingly constructed essentially analogously in relation to the axis 13, 9 provided by them, or have the same structure.
  • the sliding ring 15 interacts via its radial outer surface 33 with a radial inner surface 34 of the circular receptacle 14 of the support unit 3 in order to radially position or support the sliding ring 15 with respect to the vertical axis 4 in the sense of a shaft-hub fit.
  • the sliding ring 15 interacts via an axial sliding surface 35 of the sliding ring 15 with an axial guide surface 36 of the circular receptacle 14 in order to position or support the sliding ring 15 axially.
  • the guide surface 36 is segmented, namely by a plurality of sliding plates 38 distributed uniformly in the circumferential direction 37 with respect to the vertical axis 4 .
  • the segmented guide surface 36 is composed of the surfaces of the sliding plates 38 .
  • FIG. 4 shows a schematic perspective side view of the support unit 3 .
  • the uniform distribution of the present three sliding plates 38 can be clearly seen, which together can be understood as a segmented sliding plate 38 and form the segmented guide surface 36 .
  • the slide plates 38 are each received in a plate receptacle 39 embedded in the receptacle 14 .
  • FIG. 5 shows a schematic plan view of the support unit 3 from FIG. 4.
  • the uniform distribution of the sliding plates 38 in the circumferential direction 37 can again be clearly seen.
  • the sliding plates 38 since there are three in number, are correspondingly spaced apart from one another in the circumferential direction 37 by an angle 40 of 120°.
  • One of the slide plates 38 (the lower one in FIG. 5) is arranged at the level of a support-side unit 41 of the adjustment device 16 with respect to the circumferential direction 37, the support-side Unit 41 is arranged radially outside of receptacle 14 .
  • the support-side unit 41 comprises a further slide plate 59 for providing a slide bearing for an extension of the adjustment device 16, as explained in detail further below.
  • FIG. 6 schematically shows a further plan view of the support unit 3 of the device 1 from FIG.
  • the removable adjusting device 16 is used for fine adjustment of the angular position of the slide ring 15 and thus of the receiving unit 5, which is non-rotatably connected to the slide ring 15, relative to the support unit 3 about the vertical axis 4.
  • the adjusting device 16 comprises the support-side unit 41 that can be attached to the support unit 3 and a receiving-side unit 42 that can be attached to the receiving unit 5, in this case to the sliding ring 15 arranged on the receiving unit 5.
  • the angular position of the sliding ring 16 and therefore the receiving unit 5 relative to the Support unit 3 is adjustable through interaction of receiving-side unit 42 and support-side unit 41, as explained in detail below.
  • the unit 42 on the receiving side comprises an extension 43 which extends radially outwards in relation to the vertical axis 4 and which extends radially outwards from a fastening part 44 which is detachably fastened to the slide ring 15 .
  • the extension 43 comprises on both sides a side surface 45 inclined towards the vertical 4, on which two adjusting bodies 46 of the support-side unit 41 act in the direction of the vertical axis 4 in the direction of the support unit 3, so that the extension 43 is Adjusting body 46 is prevented from lifting away from the support unit 3 in the direction of the vertical axis 4 .
  • one of the sliding plates 38 (in Figure 5, the one shown at the bottom of the figure) is arranged in relation to the circumferential direction 37 at the level of the support-side unit 41 and thus of the adjusting device 16, an applied by the adjusting body 46 to the extension 43, in Force acting in the direction of the vertical axis 4 is transmitted to this sliding plate 38 via the sliding ring 15 .
  • a hold-down device 47 is provided on the support unit 3 in each case.
  • Each of the hold-down devices 47 is designed to hold the slide ring 15 of the receiving unit 5 in a predetermined storage position.
  • the hold down prevents 47 the slide ring 15 from being lifted out of the receptacle 14 in the direction of the vertical axis 4.
  • the hold-down device provides a predetermined contact pressure for pressing the slide ring 15 onto the guide surface 36, as explained in more detail with regard to FIG.
  • the sliding ring 15 has a plurality of connection areas 48 spaced apart from one another in the circumferential direction 37, to which the receiving-side unit 42 of the adjusting device 16 can be attached, in the present case by a plurality of screw connections.
  • connection areas 48 are spaced apart from one another approximately by a predetermined theoretical working angle 49 of the optical grating 2 as seen in the circumferential direction 37 .
  • the working angle 49 is the angle that exists or has to exist between the grating axis 10 (see FIG. 1) and the direction of the incident radiation in the extension plane during proper operation of the laser system.
  • the receiving-side unit 42 can therefore be removed from the sliding ring 15 by loosening the screw connections and—after rotating the receiving unit 5 about the support unit 3 about the vertical axis 4 by approximately the theoretical working angle 49—reattached to another of the connection areas 48 on the sliding ring 15 so that the working angle 49 can be fine-tuned by a (repeated) interaction of the unit 42 on the receiving side and the unit 41 on the supporting side.
  • the device 1 can also include a vernier scale arrangement 50, with a scale element 51 on the receiving unit 5 and a correspondingly designed vernier element 52 on the supporting unit 3, here on the sliding ring 15 is arranged.
  • a vernier scale arrangement 50 with a scale element 51 on the receiving unit 5 and a correspondingly designed vernier element 52 on the supporting unit 3, here on the sliding ring 15 is arranged.
  • the arrangement of scale element 51 and vernier element 52 can also be reversed.
  • Figure 7 shows a sectional view through the device 1 from Figure 1 parallel to the vertical axis 4 and parallel to the radial direction in relation to the vertical axis 4 in the middle through a hold-down device 47.
  • the hold-down device 47 comprises one of a plurality of screws 56 spring element 54 formed by threaded disc springs 55 on the slide ring 15 prestressed hold-down body 53. Since the screw 56 is screwed into the support unit 3, a prestressing force oriented in the direction of the vertical axis 4 and acting in the direction of the support unit 3 can be exerted via the screw 56 and the spring element 54 the hold-down body 53 and further applied to the sliding ring 15 via this.
  • the receiving unit 5 is only in contact with the support unit 3 via the sliding ring 15 attached to it, in this case in the direction of the vertical axis 4, as already described above, via the contact between the axial sliding surface 35 and the segmented Guide surface 36 provided by slide plates 38, and radially thereto via radial outer surface 33 and radial inner surface 34.
  • the receiving unit 5 is correspondingly positioned and centered via the slide ring 15 via an axial fit 57 and a radial fit 58 .
  • FIG. 8 schematically shows a perspective side view
  • FIG. 9 schematically shows a side view of the adjusting device 16 of the device 1 from FIG. 1
  • Figure 10 also schematically shows a detailed perspective view of an adjustment body 46.
  • the support-side unit 41 comprises, with respect to the circumferential direction 37, on both sides of the extension 43 an adjusting body 46 that can be adjusted in the direction of the vertical axis 4 and has a wedge surface 62 that is oriented corresponding to the side surface 45 of the respective side and contacts the respective side surface 45.
  • Each of the adjusting bodies 46 is guided displaceably in the direction of the vertical axis 4 relative to the support unit 3, in this case along a bolt screw 60 screwed into the supporting unit 3.
  • the adjusting body 46 is also arranged on the support unit 3 so that it can be displaced perpendicular to the vertical axis 4.
  • the setting body 46 has a slot 68 oriented essentially tangentially to the circumferential direction 37 and penetrating the setting body 46 in the direction of the vertical axis 4 .
  • the adjusting body 46 is guided via the elongated hole 68 on the screw 60 which extends in the vertical direction through the elongated hole 68 and is arranged on the support unit 3 and thus forms a guide axis element.
  • the longitudinal extent of the elongated hole 68 is essentially perpendicular to the radial direction in relation to the axis of rotation 4 or, more precisely, perpendicular to a longitudinal extent 69 of the extension 43 parallel to the radial direction in which the extension 43 extends in the radial direction in relation to the Axis of rotation 4 extends, oriented.
  • the two adjustment bodies 46 flanking the extension 43 perpendicularly to its longitudinal extent 69 lie on a line which is oriented perpendicularly to the longitudinal extent 69.
  • the setting bodies 46 are therefore oriented essentially tangentially to the circumferential direction 37 or oriented essentially perpendicularly to the radial direction.
  • the elongated hole 68 has a straight longitudinal extension. The longitudinal extent of the elongated hole 68 is oriented perpendicularly to the longitudinal extent 69 of the extension 43 .
  • the setting body 46 comprises on its side opposite the wedge surface 64 a wedge guide surface 63 which is inclined relative to the vertical and which is in contact with a guide surface 64 provided on a guide block 61 and oriented correspondingly to the guide wedge surface 63 .
  • the wedge surface 62 and the wedge guide surface 63 are inclined in opposite directions with respect to the vertical, the angle of inclination optionally being the same for both surfaces 62, 63.
  • the guide block 63 can be pivoted relative to the support unit 3 about an axis parallel to the vertical axis 4 .
  • the adjustment body 46 can also have a shoulder 65 extending in the direction of the extension 43 on its side pointing in the direction of the side surface 45 of the extension 43, the width of which is smaller than the width of the adjustment body 46 in the radial direction relative to the vertical axis 4, where the shoulder 65 has the wedge surface 62.
  • FIGS. 11A to 11C which each show a schematic top view of the device 1 from FIG. 1, a method for aligning the position of the optical grating 2 in a short-pulse laser system, comprising a device 1 according to FIGS .
  • the recording unit 5 is to be brought into an orientation by rotating it about the vertical axis 4, so that the grating axis 10 is aligned approximately parallel to the direction of the incident radiation.
  • the receiving unit 5 is to be moved against the support unit 3 in such a way that the grating axis 10 is aligned at an angle of 0° relative to the direction of the laser beam impinging on the grating 2 .
  • a fine adjustment of the orientation of the optical grating 2 about the vertical axis 4, as indicated by reference numeral 67, can be achieved by actuating the adjustment device 16.
  • the unit 42 on the receiving side of the adjustment device 16 is then to be removed so that the receiving unit 5 can be rotated about the vertical axis 4 via the slide bearing essentially without restriction.
  • Grating 2 to a predetermined angle, also referred to as working angle 49, relative to the direction 66 of the laser beam impinging on the optical grating 2 can be roughly adjusted by rotating the receiving unit 5 relative to the support unit 3 about the vertical axis of rotation 4 .
  • the adjustment device 16 is then completely attached again.
  • the angular position of the optical grating 2 can now be finely adjusted or exactly aligned to the required working angle 49 by means of the adjusting device 16 .
  • the fine adjustment 67 takes place via the adjusting bodies 46, which are screwed upwards or downwards, thus away from or towards the support unit 3.
  • the position relative to the vertical axis 4 can be fixed by the adjusting device. In the present case, this is done in that the bolts 60 are each tightened with a predetermined fixing tightening torque, so that the unit 42 on the receiving side is in a braced state.
  • the adjustment device 16 thus provides both a fine adjustment and a fixation of the optical grating 2 against rotation relative to the vertical axis 4 .
  • the adjustment device 16 is designed to adjust the angular position of the receiving unit 5 relative to the support unit 3 about the vertical axis 4 and to fix the position of the angular position of the receiving unit 5 relative to the support unit 3 relative to the vertical axis 4.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Ausrichten der Position eines optischen Elements, insbesondere zum Ausrichten eines optischen Gitters (2) in einem Kurzpulslasersystem, umfassend eine Abstützeinheit (3) zum Abstützen gegen die Umgebung und eine um eine vertikale Drehachse (4) relativ zur Abstützeinheit (3) drehbar gelagerte, bevorzugt gleitgelagerte, Aufnahmeeinheit (5) zum Aufnehmen eines optischen Gitters (2), wobei die Vorrichtung (1) vorzugsweise eine abnehmbare Justiervorrichtung (16) zum Einstellen einer Winkelposition der Aufnahmeeinheit (5) relativ zur Abstützeinheit (3) um die vertikale Achse (4) umfasst; ferner betrifft die Erfindung ein Kurzpulslasersystem und ein Verfahren zum Ausrichten der Position eines optischen Elements, insbesondere optischen Gitters (2), in einem Kurzpulslasersystem.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Ausrichten der Position eines optischen Elements und Kurzpulslasersystem
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ausrichten der Position eines optischen Elements, insbesondere zum Ausrichten der Position eines optischen Gitters in einem Kurzpulslasersystem, beispielsweise einem Ultrakurzpulslasersystem, sowie ein Kurzpulslasersystem, beispielsweise ein Ultrakurzpulslasersystem.
Stand der Technik
Es ist bekannt, Kurzpulslasersysteme und Ultrakurzpulslasersysteme in verschiedenen Industriebereichen und in der Forschung einzusetzen, so etwa in der Mikrobearbeitung. Kurzpulslaser und Ultrakurzpulslaser eignen sich beispielsweise für eine Vielzahl von Arten der Materialbearbeitung, so etwa zum Bohren, Abtragen, Schneiden oder dem Einbringen von Strukturen.
Kurzpulslaser und Ultrakurzpulslaser finden ferner Einsatz in der Medizintechnik, beispielsweise in der Ophthalmologie, unter anderem in der refraktiven Chirurgie, etwa bei in-situ Operationen zur Korrektur von Fehlsichtigkeit.
Aufgrund der hohen möglichen Leistung der Laserpulse können Kurzpulslaser und Ultrakurzpulslaser weiterhin im Bereich der Multiphotonen-Spektroskopie Anwendung finden.
Auch kann Terahertz-Strahlung, mithin Licht mit Wellenlängen zwischen dem infraroten Bereich und im Bereich von Millimetern, mittels des Einsatzes von Ultrakurzpulslasern erzeugt werden, basierend auf einer Absorption von Pulsen mit einer Pulslänge im Femtosekundenbereich in speziellen Halbleitern. Unter Kurzpulslasern versteht man gepulste Laser mit einer Pulsdauer im Nanosekundenbereich. Ultrakurzpulslaser als Unterbereich der Kurzpulslaser werden als Laserstrahlquellen verstanden, die gepulstes Laserlicht mit einer Pulsdauer im Bereich von Pikosekunden und Femtosekunden aussenden, sogenannte Pikosekundenlaser und Femtosekundenlaser.
Die extrem kurzen Laserpulse ermöglichen eine Bearbeitung beziehungsweise Beeinflussung von Materialen, ohne dass unbeabsichtigte beziehungsweise ungewollte thermische Einflüsse störend auf den Prozess einwirken beziehungsweise diese thermischen Einflüsse können zumindest gegenüber Dauerstrichlasern oder mit längeren Pulsen operierenden Lasern reduziert werden.
Insbesondere hinsichtlich der Ultrakurzpulslaser, mithin der Pikosekundenlaser und Femtosekundenlaser, ist bereits bei vergleichsweise moderaten mittleren Leistungen eine quasi kalte Bearbeitung von Werkstücken möglich, im Wesentlichen ohne dabei einen störenden Wärmeeintrag in das Material des Werkstücks zu erhalten. Dies basiert auf dem Umstand, dass Wärmeeinleitung und Wärmeleitung einer gewissen Trägheit unterliegen, welche im Wesentlichen das Zeitfenster der kurzen Laserpulse übersteigt. Entsprechend treffen die Laserpulse nicht lange genug auf das zu bearbeitende Werkstück, um eine signifikante Wärmeleitung zu ermöglichen. Das bearbeitete Material kann somit im Vergleich zu alternativen Bearbeitungsverfahren besonders schonend bearbeitet werden. So können insbesondere sich durch Wärmeeintrag negativ verändernde Materialeigenschaften vermieden werden, beispielsweise einer Reduzierung der Korrosionsbeständigkeit bei Edelstählen, da die passivierenden Chromschichten nicht durch einen zu großen Wärmeeintrag zerstört werden.
Ein besonderer Vorteil der Ultrakurzpulslaser sind deren vergleichsweise sehr hohen Pulsspitzenleistungen. Durch diese ist beim bearbeiteten Material ein plötzlicher, direkter Phasenübergang von fest in gasförmig ermöglicht, sodass die flüssige Phase im Wesentlichen „übersprungen“ werden kann. Die Vermeidung des Schmelzens des bearbeiteten Materials erlaubt ein qualitativ hochwertiges Bearbeitungsergebnis.
Systeme zur Bereitstellung von Ultrakurzpulslasern mit hoher Leistung können eine gechirpte Pu Is Verstärkung aufweisen. Hierbei wird ein Femtosekundenpuls in einen Nanosekundenpuls transformiert und danach optisch verstärkt. Der gestreckte, verstärkte Puls wird anschließend mittels einer Kompressoreinheit in einen Femtosekundenpuls oder Pikosekundenpuls komprimiert. Als Kompressoreinheit kommt in der Regel ein optisches Gitter zum Einsatz.
Hierbei ist der Abstand des optischen Gitters zu benachbarten optischen Komponenten des Lasersystems, beispielsweise reflektierenden Spiegeln, und insbesondere die Winkelausrichtung des optischen Gitters in Bezug auf die Richtung des auf das optische Gitter einfallende Licht und des vom optischen Gitter abgehende, durch das Gitter gebeugte beziehungsweise reflektierte Licht sehr exakt einzustellen, um die gewünschte Pulsdauer zu erhalten.
Außerdem muss das Gitter lagestabil und winkelstabil im Lasersystem gehalten werden. Für die Ausrichtung des optischen Gitters muss dieses mithin in drei geometrischen Achsen verstellbar sein. In der Regel muss ein optisches Gitter in einem Lasersystem um eine vertikale Achse drehbar beziehungsweise schwenkbar ausgebildet sein, um einen für die Komprimierung erforderlichen Arbeitswinkel zwischen der einfallenden Strahlung und der der eintreffenden Strahlung zugewandten Oberfläche des Gitters einzustellen. Das optische Gitter ist ferner um eine erste horizontale Achse schwenkbar, durch welche eine Neigung des optischen Gitters, mithin ein Winkel zwischen der dem eintreffenden Licht zugewandten Oberfläche des Gitters und der Vertikalen, einstellbar ist und fernerhin um eine zweite horizontale Achse schwenkbar, durch welche ein Kippen des optischen Gitters ermöglicht ist. Der erforderliche Betrag der Verstellbarkeit um die horizontalen Achsen ist dabei um ein Vielfaches kleiner als der erforderliche Mindestschwenkbereich um die vertikale Achse. So kann es ausreichend sein, ein Neigen und Kippen um die beiden horizontalen Achsen von jeweils einigen Grad bereitzustellen. Für ein korrektes Einstellen des Lasersystems muss das optische Gitter jedoch zuerst in Richtung der einfallenden Strahlung orientiert werden, wobei als „Richtung“ der Orientierung Bezug genommen wird auf eine orthogonal zum optischen Gitter beziehungsweise zu dessen dem einfallenden Licht zugewandten Oberfläche orientierte geometrische Gitterachse. Anschließend ist das optische Gitter auf den Arbeitswinkel relativ zum einfallenden Licht einzustellen. Dieser kann je nach Lasersystem und Gitter beispielsweise im Bereich zwischen 50° bis 70° liegen.
Aus der CN 107577023 A ist das Prinzip der Justierung eines optischen Gitters um drei geometrische Achsen schematisch zu entnehmen.
Insbesondere bei Lasersystemen für kurze Pulse und hohe Leistungen können die Gitterkomponenten des optischen Gitters groß ausfallen, so dass das optische Gitter entsprechend große Abmaße aufweist. So kann das optische Gitter eine Breite und/oder eine Höhe bis in den Meterbereich erreichen.
Die vorgenannte Ausrichtung des optischen Gitters muss stabil und mit einer hohen Steifigkeit ausgeführt sein, damit es nach dem Ausrichten, beispielsweise während eines Transports oder während des Betriebs, nicht zu einer ungewollten Verstellung der Orientierung des optischen Gitters kommt.
Um eine stabile einstellbare Positionierung des optischen Gitters bereitzustellen, ist es bekannt, die horizontalen Schwenkachsen durch übereinander angeordnete, aneinander befestigte Bauteile mit jeweils einem Gelenk zur Bereitstellung einer horizontalen Drehachse bereitzustellen. Alternativ kann auch ein Bauteil zur Bereitstellung beider horizontalen Achsen vorgesehen sein. Ein einteiliges Bauteil zur Bereitstellung zweier geometrischer Achsen mit jeweils einer maximalen Verstellbarkeit von einigen Grad ist beispielsweise der US 5,703,683 A zu entnehmen.
Diese die beiden horizontalen Achsen bereitstellende Baugruppe wird in der Regel auf einen großen, externen Rotationstisch gesetzt, welcher gesondert die Rotation um die vertikale Achse bereitstellt.
Derartige externe Rotationstische sind vergleichsweise groß, sie vergrößern mithin die Abmaße des Lasersystems. Ferner sind derartige externe Rotationstische teuer, so dass auch die Bereitstellungskosten für das Lasersystem dadurch in die Höhe getrieben wird.
Darstellung der Erfindung
Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zum Ausrichten der Position eines optischen Elements, insbesondere eines optischen Gitters in einem Kurzpulslasersystem sowie ein entsprechendes Verfahren bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Ausrichten der Position eines optischen Elements, insbesondere zum Ausrichten der Position eines optischen Gitters in einem Kurzpulslasersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
Entsprechend wird eine Vorrichtung zum Ausrichten der Position eines optischen Elements, insbesondere zum Ausrichten eines optischen Gitters in einem Kurzpulslasersystem, bevorzugt einem Ultrakurzpulslasersystem, vorgeschlagen, umfassend eine Abstützeinheit zum Abstützen gegen die Umgebung und eine um eine vertikale Drehachse relativ zur Abstützeinheit drehbar gelagerte, bevorzugt gleitgelagerte, Aufnahmeeinheit zum Aufnehmen eines optischen Elements, insbesondere optischen Gitters.
Eine gegenüber herkömmlichen Ausführungen verbesserte Vorrichtung zum Ausrichten der Position eines optischen Elements und insbesondere optischen Gitters in einem Kurzpulslasersystem lässt sich dadurch erzielen, dass die Vorrichtung ferner eine abnehmbare Justiervorrichtung zum Einstellen einer Winkelposition der Aufnahmeeinheit relativ zur Abstützeinheit um die vertikale Achse aufweist. Der Begriff „vertikal“ bezieht sich vorliegend auf eine Orientierung senkrecht zu einer Ebene des Kurzpulslasersystems in welcher sich die Laserstrahlen beziehungsweise Laserpulse im Lasersystem bewegen, bevor sie das Lasersystem in Form von Kurzpulsen verlassen. Bevorzugt ist ein Boden beziehungsweise eine zentrale Bodenplatte eines Gehäuses des Lasersystems parallel zur vorgenannten Ebene, welche auch als Erstreckungsebene des Lichtes bezeichnet werden kann, orientiert. Entsprechend ist die vertikale Richtung dann senkrecht zum Boden beziehungsweise der Bodenplatte.
Demgemäß wird der Begriff „horizontal“ als im Wesentlichen parallel zur Erstreckungsebene orientiert verstanden.
Die Begriffe „vertikale Drehachse“ und „vertikale Achse“ werden in diesem Dokument synonym verwendet.
Dadurch, dass die Vorrichtung eine abnehmbare Justiervorrichtung zum Einstellen einer Winkelposition der Aufnahmeeinheit relativ zur Abstützeinheit um die vertikale Achse aufweist, kann neben der groben Ausrichtbarkeit über die Lagerung der Aufnahmeeinheit gegenüber der Abstützeinheit um die vertikale Achse zusätzlich eine Feineinstellung beziehungsweise Feinjustierung der Ausrichtung der Aufnahmeeinheit relativ zur Abstützeinheit um die vertikale Achse bereitgestellt werden.
Demgemäß kann die Vorrichtung eine integrale Rotationsmöglichkeit bereitstellen. Mit anderen Worten kann die drehbare Lagerung der Vorrichtung basierend auf der Abstützeinheit und der relativ zu dieser um die vertikale Achse schwenkbare Aufnahmeeinheit, insbesondere in Verbindung mit der abnehmbaren Justiervorrichtung, als integrierter Rotationstisch verstanden werden.
Die Vorrichtung kann entsprechend im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen einen besonders stabilen und insbesondere kompakten Aufbau aufweisen.
Durch die Kombination mit der abnehmbaren Justiervorrichtung kann eine kompakte und steife Struktur bereitgestellt werden, die eine präzise Ausrichtung der Position des optischen Gitters ermöglicht.
Eine gegenüber herkömmlichen Ausführungen verbesserte Vorrichtung zum Ausrichten der Position eines optischen Gitters in einem Kurzpulslasersystem lässt sich zudem erzielen, wenn die Vorrichtung zusätzlich oder alternativ zu der abnehmbaren Justiervorrichtung einen Aufbau umfasst, derart, dass die Aufnahmeeinheit an der Abstützeinheit gleitgelagert ist. Durch das Bereitstellen der Gleitlagerung der Aufnahmeeinheit an beziehungsweise gegenüber der Abstützeinheit kann die Vorrichtung eine integrale, stabile Rotationsmöglichkeit mit vergleichsweise hoher Steifigkeit bereitstellen. Mit anderen Worten kann die drehbare Lagerung der Vorrichtung basierend auf der Abstützeinheit und der relativ zu dieser um die vertikale Achse schwenkbare Aufnahmeeinheit als integrierter Rotationstisch verstanden werden.
Die Vorrichtung kann entsprechend in Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen einen besonders stabilen und insbesondere kompakten Aufbau aufweisen.
Durch die Kombination mit der abnehmbaren Justiervorrichtung kann eine kompakte und steife Struktur bereitgestellt werden, die eine präzise Ausrichtung der Position des optischen Gitters ermöglicht.
Die Gleitlagerung kann optional geschmiert ausgebildet sein.
Vorzugsweise ist die Justiervorrichtung ausgebildet zum Fixieren der Position der Winkelposition der Aufnahmeeinheit relativ zur Abstützeinheit bezogen auf die vertikale Achse. Besonders bevorzugt ist die Justiervorrichtung ausgebildet zum Fixieren der Position der Winkelposition der Aufnahmeeinheit relativ zur Abstützeinheit bezogen auf die vertikale Achse und zum Einstellen der Winkelposition der Aufnahmeeinheit relativ zur Abstützeinheit um die vertikale Achse.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Justiervorrichtung eine an die Aufnahmeeinheit anbringbare aufnahmeseitige Einheit und eine an die Abstützeinheit anbringbare abstützseitige Einheit, wobei bevorzugt die Winkelposition der Aufnahmeeinheit relativ zur Abstützeinheit durch Interaktion der aufnahmeseitigen Einheit mit der abstützseitigen Einheit einstellbar ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die aufnahmeseitige Einheit einen sich bezogen auf die vertikale Achse nach radial außen erstreckenden Fortsatz, wobei der Fortsatz zumindest eine in Umfangsrichtung weisende, gegen die Vertikale geneigte Seitenfläche umfasst, und wobei die aufnahmeseitige Einheit einen in Richtung der vertikalen Achse verstellbaren Einstellkörper mit einer korrespondierend zur Seitenfläche orientierten, die Seitenfläche kontaktierenden Keilfläche aufweist. Durch Verstellen der Position des Einstellkörpers relativ zum Fortsatz in Richtung der vertikalen Achse kann entsprechend eine Orientierung des Fortsatzes und mithin der Aufnahmeeinheit in Umfangsrichtung bezogen auf die vertikale Achse verändert werden.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Fortsatz bezogen auf die Umfangsrichtung beidseitig jeweils eine gegen die Vertikale geneigte Seitenfläche umfasst, und wobei die aufnahmeseitige Einheit bezogen auf die Umfangsrichtung beidseitig des Fortsatzes jeweils einen in Richtung der vertikalen Achse verstellbaren Einstellkörper mit einer korrespondierend zur Seitenfläche der jeweiligen Seite orientierten, die jeweilige Seitenfläche kontaktierenden Keilfläche aufweist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die aufnahmeseitige Einheit abnehmbar an der Aufnahmeeinheit angeordnet, bevorzugt befestigt.
Alternativ oder zusätzlich kann die abstützseitige Einheit abnehmbar an der Abstützeinheit angeordnet, bevorzugt befestigt, sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Einstellkörper in Richtung der vertikalen Achse verschiebbar an der Abstützeinheit geführt.
Vorzugsweise ist der Einstellkörper in Richtung der vertikalen Achse und senkrecht zur vertikalen Achse, bevorzugt tangential zur Umfangsrichtung bezogen auf die vertikale Achse, verschiebbar an der Abstützeinheit angeordnet, wobei bevorzugt der Einstellkörper ein im Wesentlichen tangential zur Umfangrichtung orientiertes, den Einstellkörper in Richtung der vertikalen Achse durchdringendes Langloch aufweist, wobei der Einstellkörper bevorzugt via des Langlochs an einem sich in vertikaler Richtung durch das Langloch erstreckenden, fest an der Abstützeinheit angeordneten Führungsachsenelement geführt ist. So kann ein Klemmen der Komponenten der Justiervorrichtung entgegengewirkt werden. Zudem kann sich die Ausrichtung des Einstellkörpers bei einer Änderung der Winkelposition der Aufnahmeeinheit um die vertikale Achse der neuen Orientierung der aufnahmeseitigen Einheit anpassen.
Um eine gleichmäßige Kraftverteilung und einen besonders steifen Aufbau der Justiervorrichtung zu erziehen, weist der Einstellkörper gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform auf seiner der Keilfläche gegenüberliegend gelegenen Seite eine gegen die Vertikale geneigte Keilführungsfläche auf, wobei die Keilführungsfläche mit einer an einem Führungsblock vorgesehenen, korrespondierend zur Führungskeilfläche orientierten Führungsfläche in Kontakt ist, wobei bevorzugt die Keilfläche und die Keilführungsfläche in Bezug auf die Vertikale in entgegengesetzte Richtungen geneigt sind.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Führungsblock gegenüber der Abstützeinheit um eine Achse parallel zur vertikalen Achse schwenkbar gelagert. Dadurch kann sich der Führungsblock an eine aufgrund einer Bewegung des Fortsatzes geänderte Orientierung des Einstellkörpers anpassen. Entsprechend kann erzielt werden, dass der Führungsblock mit dem Einstellkörper stets einen Flächenkontakt zueinander ausbilden. Wie bereits oben erwähnt, ist die Aufnahmeeinheit vorzugsweise an der Abstützeinheit gleitgelagert.
Es hat sich hierbei als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Abstützeinheit eine bevorzugt kreisförmige Aufnahme zum axialen und radialen Lagern der Aufnahmeeinheit aufweist. Vorzugsweise ist ein Gleitring zum Bereitstellen der Gleitlagerung an der zur Abstützeinheit weisenden Seite der Aufnahmeeinheit angeordnet und bevorzugt in der kreisförmigen Aufnahme aufgenommen, wobei bevorzugt der Gleitring über eine radiale Außenfläche mit einer radialen Innenfläche der kreisförmigen Aufnahme zusammenwirkt, um den Gleitring radial zu positionieren beziehungsweise zu lagern, und/oder der Gleitring über eine axialen Gleitfläche mit einer axialen Führungsfläche der kreisförmigen Aufnahme zusammenwirkt, um den Gleitring axial zu positionieren beziehungsweise zu lagern.
Der Gleitring weist bevorzugt ein von der Abstützeinheit und/oder der Aufnahmeeinheit verschiedenes Material auf. Aus Versuchen konnte ermittelt werden, dass eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Gleitrings eine Messinglegierung aufweist. Der Gleitring kann ferner an zumindest einer zur Lagerung vorgesehenen Fläche, bevorzugt einer Richtung Abstützeinheit weisenden axialen Gleitfläche und/oder einer radialen Fläche, bevorzugt einer radialen Außenfläche, eine geschliffene Oberfläche umfassen und/oder mit einem Schmiermittel versehen sein.
Die Abstützeinheit und/oder die Aufnahmeeinheit sind einerweiteren bevorzugten Ausführungsform gemäß im Wesentlichen aus einer hochfesten Aluminiumlegierung ausgebildet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Führungsfläche segmentiert ausgebildet.
Alternativ oder zusätzlich kann die Führungsfläche durch zumindest eine an der Abstützeinheit angeordnete Gleitplatte ausgebildet sein, wobei die Führungsfläche bevorzugt durch eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilten, bevorzugt gleichmäßig verteilten, Gleitplatten bereitgestellt ist. Wenn die Gleitplatten in Umfangsrichtung betrachtet voneinander beabstandet sind, bilden die in Richtung Aufnahmeeinheit weisenden Oberflächen der Gleitplatten gemeinsam entsprechend eine segmentierte Führungsfläche aus.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die zumindest eine Gleitplatte eine Stahllegierung umfasst, bevorzugt eine Edelstahllegierung. Alternativ oder zusätzlich kann die zumindest eine Gleitplatte eine geschliffene Oberfläche und/oder eine mit einem Schmiermittel versehene Oberfläche aufweisen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zumindest ein Niederhalter an der Abstützeinheit vorgesehen, wobei der zumindest eine Niederhalter ausgebildet ist, die Aufnahmeeinheit, bevorzugt den Gleitring der Aufnahmeeinheit, in einer vorgegebenen Lagerungsposition zu halten, wobei bevorzugt der zumindest eine Niederhalter einen mittels eines Federelements auf den Gleitring vorgespannten Niederhalterkörper aufweist. Der Niederhalterkörper ist dabei vorzugsweise derart angeordnet, dass er eine via des Federelements bereitgestellte Vorspannkraft in Richtung der Abstützeinheit auf die Aufnahmeeinheit, bevorzugt den Gleitring, aufbringt. Vorzugsweise ist eine Mehrzahl von Niederhaltern vorgesehen.
Der zumindest eine Niederhalter und die Justiervorrichtung sind vorzugweise in Umfangsrichtung gesehen gleichmäßig verteilt angeordnet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Aufnahmeeinheit ein erstes Gelenk zum Neigen der Gitteraufnahme um eine erste horizontale Achse und/oder ein zweites Gelenk zum Kippen der Gitteraufnahme um eine zweite horizontale Achse, wobei das erste Gelenk und/oder das zweite Gelenk bevorzugt ein Festkörpergelenk sind. Vorzugsweise sind die erste horizontale Achse und die zweite horizontale Achse im Wesentlichen orthogonal zueinander orientiert. Mit anderen Worten können gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Projektionen der ersten und zweiten horizontalen Achse auf eine Ebene senkrecht zur vertikalen Achse senkrecht zueinander orientiert sein beziehungsweise einen Winkel von in Wesentlichen 90° einschließen.
Die oben gestellte Aufgabe wird weiterhin durch ein Kurspulslasersystem, bevorzugt ein Ultrakurzpunktlasersystem, mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus der vorliegenden Beschreibung und den Figuren.
Entsprechend wird ein Kurspulslasersystem, bevorzugt ein Ultrakurzpulslasersystem, vorgeschlagen, umfassend eine Laserlichtquelle und ein optisches Gitter zum Komprimieren eines Laserlichtpulses der Laserlichtquelle.
Das Kurzpulslasersystem umfasst ferner eine Vorrichtung zum Ausrichten der Position eines optischen Gitters gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen.
Dadurch, dass das Kurzpulslasersystem eine Vorrichtung zum Ausrichten der Position eines optischen Gitters gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen umfasst, können die hinsichtlich der Vorrichtung beschriebenen Vorteile und Wirkungen analog auch durch das Kurzpulslasersystem erzielt werden. Die oben gestellte Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zum Ausrichten der Position eines optischen Gitters in einem Kurzpulslasersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der vorliegenden Beschreibung und den Figuren.
Entsprechend wird ein Verfahren zum Ausrichten der Position eines optischen Elements, insbesondere optischen Gitters, in einem Kurzpulslasersystem, vorgeschlagen, umfassend die Schritte des Bereitstellens einer Vorrichtung gemäß einem der oben beschriebenen Ausführungsformen, des Ausrichtens des optischen Elements in einem Winkel von 0° relativ zur Richtung des auf das Element auftreffenden Laserstrahls, des zumindest teilweisen Abnehmens der Justiervorrichtung von der Abstützeinheit und/oder der Aufnahmeeinheit, des Voreinstellens der Winkelposition des optischen Elements auf einen vorgegebenen Winkel relativ zur Richtung des auf das Element auftreffenden Laserstrahls durch Drehen der Aufnahmeeinheit relativ zur Abstützeinheit um die vertikale Drehachse, des Anbringens der Justiervorrichtung, und des Justierens, bevorzugt Feinjustierens beziehungsweise Feineinstellens, der Winkelposition des optischen Elements auf einen im System erforderlichen Arbeitswinkel mittels der Justiervorrichtung.
Durch das Verfahren können die oben beschriebenen Vorteile und Wirkungen in analoger Weise erzielt werden.
Vorzugsweise wird im Schritt des zumindest teilweisen Abnehmens der Justiervorrichtung eine aufnahmeseitige Einheit der Justiervorrichtung und/oder zumindest ein an einer abstützseitigen Einheit der Justiervorrichtung angeordneter Einstellkörper abgenommen.
Das optische Element ist insbesondere ein optisches Gitter.
Kurze Beschreibung der Figuren
Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 schematisch eine perspektivische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Ausrichten der Position eines optischen Gitters in einem Kurzpulslasersystem;
Figur 2 schematisch eine Seitenansicht der Vorrichtung aus Figur 1 ;
Figur 3 schematisch eine weitere Schnittansicht durch die Vorrichtung aus Figur 1 ; Figur 4 schematisch eine perspektivische Seitenansicht einer Abstützeinheit der Vorrichtung aus Figur 1 ;
Figur 5 schematisch eine Draufsicht auf die Abstützeinheit aus Figur 4;
Figur 6 schematisch eine weitere Draufsicht der Abstützeinheit der Vorrichtung aus Figur 4;
Figur 7 schematisch eine weitere Schnittansicht durch die Vorrichtung aus Figur 1 ;
Figur 8 schematisch eine perspektivische Seitenansicht einer Justiervorrichtung der Vorrichtung aus Figur 1 ;
Figur 9 schematisch eine Seitenansicht der Justiervorrichtung der Vorrichtung aus Figur 1 ;
Figur 10 schematisch eine perspektivische Detailansicht eines Einstellkörpers der Justiervorrichtung gemäß der Figuren 8 und 9; und
Figur 11A bis 11C jeweils schematisch eine Draufsicht auf die Vorrichtung aus Figur 1 .
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
In Figur 1 ist schematisch eine perspektivische Seitenansicht einer Vorrichtung 1 zum Ausrichten der Position eines insbesondere als optisches Gitter 2 ausgeführten optischen Elements in einem Kurzpulslasersystem gezeigt.
Die Vorrichtung 1 umfasst eine Abstützeinheit 3 zum Abstützen gegen die Umgebung, vorliegend zur Befestigung auf einer Bodenplatte des Lasersystems (nicht gezeigt). Ferner umfasst sie eine um eine vertikale Drehachse 4 relativ zur Abstützeinheit 3 drehbar gelagerte Aufnahmeeinheit 5, in welcher das optische Gitter 2 in einer Gitteraufnahme der Aufnahmeeinheit 5 aufgenommen ist.
Im Folgenden wird die Ausrichtung des optischen Gitters 2 in Bezug auf eine geometrische Gitterachse 10 des optischen Gitters 2 beschrieben, welche orthogonal orientiert ist zur Oberfläche 11 des optischen Gitters 2 beziehungsweise zu einer parallel zur Oberfläche 11 beziehungsweise zu einer in Figur 1 sichtbaren Vorderseite des optischen Gitters 2 orientierten Ebene. Die Aufnahmeeinheit 5 ist vorliegend ausgebildet aus einem ersten Aufnahmeteil 8, welches ein erstes Gelenk (hier nicht gezeigt) umfasst, und einem zweiten Aufnahmeteil 6, welches ein zweites Gelenk 7 umfasst. Das zweite Gelenk 7 ist als Festkörpergelenk ausgebildet und stellt ein Schwenken des optischen Gitters 2 um eine zweite horizontale Achse 9 innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereich von einigen Grad, beispielsweise 5 oder 10 Grad, bereit. Das Schwenken des optischen Gitters 2 um die zweite horizontale Achse 9 entspricht einem Kippen des optischen Gitters 2.
Wie unter anderem aus Figur 3, welche schematisch eine Schnittansicht durch die Vorrichtung 1 aus Figur 1 zeigt, zu entnehmen, ist auch das erste Gelenk 12 als Festkörpergelenk ausgebildet. Das erste Gelenk 12 stellt ein Schwenken des optischen Gitters 2 um eine erste horizontale Achse 13 innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereich von einigen Grad, beispielsweise 5 oder 10 Grad, bereit. Das Schwenken des optischen Gitters 2 um die erste horizontale Achse 13 entspricht einem Neigen des optischen Gitters 2, anders ausgedrückt einer Änderung des zwischen der Oberfläche 11 und der Vertikalen, welche hier parallel zur vertikalen Achse 4 orientiert ist, eingeschlossenen Winkels.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 1 ist die Aufnahmeeinheit 5 an der Abstützeinheit 3 gleitgelagert. Hierzu umfasst die Abstützeinheit 3 eine kreisförmige Aufnahme 14 zum axialen und radialen Lagern der Aufnahmeeinheit 5. Um eine hohe Steifigkeit der Aufnahmeeinheit 5 und der Abstützeinheit 3 bereitstellen zu können, weisen diese jeweils eine hochfeste Aluminiumlegierung, beispielsweise eine „7000er“ Aluminiumlegierung, auf. Um eine leichtgängige Gleitlagerung bereitzustellen, ist ein Gleitring 15 zwischen Abstützeinheit 3 und Aufnahmeeinheit 5 vorgesehen, welcher an der zur Abstützeinheit 3 weisenden Seite der Aufnahmeeinheit 5 befestigt und in der kreisförmigen Aufnahme 14 aufgenommen ist. Vorliegend weist der Gleitring 15 eine Messinglegierung auf.
Die Vorrichtung 1 weist ferner eine abnehmbare Justiervorrichtung 16 zum Einstellen einer Winkelposition der Aufnahmeeinheit 5 relativ zur Abstützeinheit 3 um die vertikale Achse 4 im Sinne einer Feinjustierung auf. Auf die Justiervorrichtung 16 wird weiter unten im Detail eingegangen.
Figur 2 zeigt schematisch eine Seitenansicht der Vorrichtung 1 aus Figur 1 , wobei ein Teilbereich des zweiten Aufnahmeteils 6 (in Figur 2 auf der linken Seite) geschnitten dargestellt ist, so dass das Prinzip des Kippens um die via des zweiten Gelenks 7 bereitgestellte zweite horizontale Achse 9 innerhalb der Grenzen des mittels des Bezugszeichens 17 angedeuteten vorgegebenen Kippwinkels ersichtlich ist. Das zweite Aufnahmeteil 6 ist einstückig ausgebildet und weist einen oberen Abschnitt 18 und einen unteren Abschnitt 19 auf, welche durch einen Spalt 20 im Wesentlichen voneinander getrennt vorliegen. Die Abschnitte 18, 19 sind mittig über das zweite Festkörpergelenk 7 verbunden, und zusätzlich über seitlich angeordnete, gabelartige Biegestrukturen 21 , welche aufgrund ihrer gabelartigen, mithin biegeweichen Ausbildung ein Schwenken des oberen Abschnitts 18 relativ zum unteren Abschnitt 19 um die via des zweiten Gelenks 7 bereitgestellte zweite horizontale Achse 9 nur unwesentlich beeinflussen.
Die gabelartigen Biegestrukturen 21 tragen jedoch zur Erhöhung der Steifigkeit des zweiten Aufnahmeteils 6 bezüglich eines Schwingens beziehungsweise dadurch bezüglich eines Reduzierens oder gar Verhinderns von Schwingungen um eine Achse parallel zur ersten horizontalen Achse 13 während des Betriebs des Lasersystems bei.
Auf der in Figur 2 linken Seite umfasst das zweite Aufnahmeteil 6 einer Feder 22, welche die Abschnitte 18, 19 auf der linken Seite entsprechend auseinander drückt. Auf der bezogen auf das zweite Gelenk 7 gegenüberliegenden Seite (in Figur 2 rechts) umfasst das zweite Aufnahmeteil 6 eine Feinstellschraube 23, mittels derer die Orientierung der Abschnitte 18, 19 zueinander einstellbar ist. Nach Erreichen der gewünschten Orientierung um die zweite horizontale Achse 9 kann der zweite Abschnitt 18 relativ zum zweiten Abschnitt mittels zusätzlich vorgesehener Bügel 24 (siehe auch Figur 1) einer und/oder einer zusätzlich auf Seiten der Feder 22 vorgesehenen Konterschraube 25 fixiert und somit ein Schwenken um die zweite horizontale Achse 9 blockiert werden.
Wie oben bereits erwähnt, ist aus Figur 3 eine Schnittansicht durch die Vorrichtung 1 aus Figur 1 zu entnehmen, so dass das Prinzip des Neigens um die via des ersten Gelenks 12 bereitgestellte erste horizontale Achse 13 innerhalb der Grenzen des mittels des Bezugszeichens 26 angedeuteten vorgegebenen Neigungswinkels ersichtlich ist.
Das erste Aufnahmeteil 8 ist einstückig ausgebildet und weist einen oberen Abschnitt 27 und einen unteren Abschnitt 28 auf, welche durch einen Spalt 29 im Wesentlichen voneinander getrennt vorliegen. Die Abschnitte 27, 28 sind nur über das erste Festkörpergelenk 12 miteinander verbunden.
Auf der in Figur 3 rechten Seite umfasst das erste Aufnahmeteil 8 einer Feder 30, welche die Abschnitte 27, 28 auf der rechten Seite entsprechend auseinander drückt. Auf der bezogen auf das erste Gelenk 12 gegenüberliegenden Seite (in Figur 3 links) umfasst das erste Aufnahmeteil 8 eine Feinstellschraube 31 , über welche die Orientierung der Abschnitte 27, 28 zueinander einstellbar ist. Nach Erreichen der gewünschten Orientierung um die erste horizontale Achse 13 kann der erste Abschnitt 27 relativ zum zweiten Abschnitt 28 mittels einer zusätzlich vorgesehenen Konterschraube 32 und/oder zusätzlich vorgesehener Bügel (nicht gezeigt) fixiert und somit ein Schwenken um die erste horizontale Achse 13 blockiert werden.
Das erste und zweite Aufnahmeteil 8, 6 sind entsprechend jeweils in Bezug auf die durch sie jeweils bereitgestellte Achse 13, 9 im Wesentlichen analog aufgebaut beziehungsweise weisen die gleiche Struktur auf.
Folgend wird die Ausbildung der Gleitlagerung zum Bereitstellen der Schwenkbarkeit beziehungsweise Drehbarkeit der Aufnahmeeinheit 5 relativ zur Abstützeinheit 3 um die vertikale Achse 4 näher erläutert.
Der Gleitring 15 wirkt über dessen radialer Außenfläche 33 mit einer radialen Innenfläche 34 der kreisförmigen Aufnahme 14 der Abstützeinheit 3 zusammen, um den Gleitring 15 in Bezug auf die vertikale Achse 4 im Sinne eine Welle-Nabe-Passung radial zu positionieren beziehungsweise zu lagern. Zudem wirkt der Gleitring 15 über eine axialen Gleitfläche 35 des Gleitrings 15 mit einer axialen Führungsfläche 36 der kreisförmigen Aufnahme 14 zusammen, um den Gleitring 15 axial zu positionieren beziehungsweise zu lagern.
Vorliegend ist die Führungsfläche 36 segmentiert ausgebildet, und zwar durch eine Mehrzahl von bezogen auf die vertikale Achse 4 in Umfangsrichtung 37 gleichmäßig verteilten Gleitplatten 38. Die segmentierte Führungsfläche 36 setzt sich dabei aus den Oberflächen der Gleitplatten 38 zusammen.
Aus Figur 4 ist schematisch eine perspektivische Seitenansicht der Abstützeinheit 3 zu entnehmen. Deutlich zu erkennen ist die gleichmäßige Verteilung der vorliegend drei Gleitplatten 38, welche zusammen als segmentierte Gleitplatte 38 verstanden werden können und die segmentierte Führungsfläche 36 ausbilden.
Die Gleitplatten 38 sind jeweils in einer in der Aufnahme 14 eingelassenen Plattenaufnahme 39 aufgenommen.
Figur 5 zeigt schematisch eine Draufsicht auf die Abstützeinheit 3 aus Figur 4. deutlich ist wiederum die gleichmäßige Verteilung der Gleitplatten 38 in Umfangsrichtung 37 zu erkennen. In Bezug zur vertikalen Achse 4 sind die Gleitplatten 38, da drei an der Zahl, entsprechend in Umfangsrichtung 37 jeweils mit einem Winkel 40 von 120° voneinander beabstandet.
Eine der Gleitplatten 38 (in Figur 5 die untere) ist in Bezug auf die Umfangsrichtung 37 auf Höhe einer abstützseitigen Einheit 41 der Justiervorrichtung 16 angeordnet, wobei die abstützseitige Einheit 41 radial außerhalb der Aufnahme 14 angeordnet ist. Die abstützseitige Einheit 41 umfasst eine weitere Gleitplatte 59 zum Bereitstellen einer Gleitlagerung eines Fortsatzes der Justiervorrichtung 16, wie im Detail weiter unten erläutert.
Figur 6 zeigt schematisch eine weitere Draufsicht der Abstützeinheit 3 der Vorrichtung 1 aus Figur 4, wobei der Gleitring 15 in die Aufnahme 14 eingesetzt ist und die Justiervorrichtung 16 im angebrachten Zustand vorliegt.
Wie bereits oben erwähnt, dient die abnehmbare Justiervorrichtung 16 zum Feineinstellen der Winkelposition des Gleitrings 15 und somit der mit dem Gleitring 15 drehfest verbundenen Aufnahmeeinheit 5 relativ zur Abstützeinheit 3 um die vertikale Achse 4.
Die Justiervorrichtung 16 umfasst wie bereits erwähnt die an die Abstützeinheit 3 anbringbare abstützseitige Einheit 41 und eine an die Aufnahmeeinheit 5, vorliegend an den an der Aufnahmeeinheit 5 angeordneten Gleitring 15 anbringbare aufnahmeseitige Einheit 42. Die Winkelposition des Gleitrings 16 und mithin der Aufnahmeeinheit 5 relativ zur Abstützeinheit 3 ist durch eine Interaktion der aufnahmeseitigen Einheit 42 und der abstützseitigen Einheit 41 einstellbar, wie in Detail weiter unten erläutert.
Die aufnahmeseitige Einheit 42 umfasst einen sich bezogen auf die vertikale Achse 4 nach radial außen erstreckenden Fortsatz 43, der sich von einem an dem Gleitring 15 lösbar befestigten Befestigungsteil 44 nach radial außen erstreckt.
Der Fortsatz 43 umfasst bezogen auf die Umfangsrichtung 37 beidseitig jeweils eine gegen die Vertikale 4 geneigte Seitenfläche 45, auf welche zwei Einstellkörper 46 der abstützseitigen Einheit 41 in Richtung der vertikalen Achse 4 in Richtung auf die Abstützeinheit 3 einwirken, so dass der Fortsatz 43 durch die Einstellkörper 46 gegen ein Anheben in Richtung der vertikalen Achse 4 von der Abstützeinheit 3 weg gehindert ist.
Da die eine der Gleitplatten 38 (in Figur 5 die unten in der Abbildung gezeigte) in Bezug auf die Umfangsrichtung 37 auf Höhe der abstützseitigen Einheit 41 und mithin der Justiervorrichtung 16 angeordnet ist, wird ein durch die Einstellkörper 46 auf den Fortsatz 43 aufgebrachte, in Richtung der vertikalen Achse 4 wirkende Kraft über den Gleitring 15 auf diese Gleitplatte 38 übertragen.
Im Umfangsrichtung 37 betrachtet auf Höhe jeder der anderen Gleitplatten 38 (in Figur 5 die beiden oben in der Abbildung gezeigten) ist jeweils ein Niederhalter 47 an der Abstützeinheit 3 vorgesehen. Jeder der Niederhalter 47 ist ausgebildet, den Gleitring 15 der Aufnahmeeinheit 5 in einer vorgegebenen Lagerungsposition zu halten. Mit anderen Worten hindert der Niederhalten 47 den Gleitring 15 an einem Abheben in Richtung der vertikalen Achse 4 aus der Aufnahme 14. Konkret stellt der Niederhalter eine vorgegebene Anpresskraft zum Anpressen des Gleitrings 15 auf die Führungsfläche 36 bereit, wie in Hinblick auf Figur 7 näher erläutert.
Der Gleitring 15 weist eine Mehrzahl von im Umfangsrichtung 37 voneinander beabstandeten Anbindungsbereichen 48 auf, an welchen jeweils die aufnahmeseitige Einheit 42 der Justiervorrichtung 16 angebracht werden kann, vorliegend durch eine Mehrzahl von Schraubverbindungen.
Die Anbindungsbereiche 48 sind in etwa um einen vorgegebenen theoretischen Arbeitswinkel 49 des optischen Gitters 2 in Umfangsrichtung 37 gesehen voneinander beabstandet. Der Arbeitswinkel 49 ist dabei jener Winkel, der zwischen der Gitterachse 10 (siehe Figur 1) und der Richtung der einfallenden Strahlung in der Erstreckungsebene während eines ordnungsgemäßen Betriebs des Lasersystems vorliegt beziehungsweise vorzuliegen hat.
Die aufnahmeseitige Einheit 42 kann mithin vom Gleitring 15 durch Lösen der Schraubverbindungen abgenommen und - nach einem Drehen der Aufnahmeeinheit 5 um die Abstützeinheit 3 um die vertikale Achse 4 um etwa den theoretischen Arbeitswinkel 49 - wieder an einem anderen der Anbindungsbereiche 48 an den Gleitring 15 befestigt werden, so dass durch eine (erneute) Interaktion von aufnahmeseitiger Einheit 42 und abstützseitiger Einheit 41 eine Feineinstellung des Arbeitswinkels 49 erfolgen kann.
Um eine hohe Ablesegenauigkeit für den zwischen Abstützeinheit 3 und Aufnahmeeinheit 5 vorliegenden Winkel relativ zur vertikalen Achse 4 bereitstellen zu können, kann die Vorrichtung 1 ferner eine Noniusskalaanorndung 50 umfassen, wobei ein Skalaelement 51 auf der Aufnahmeeinheit 5 und ein korrespondierend ausgebildetes Noniuselement 52 an der Abstützeinheit 3, hier auf dem Gleitring 15 angeordnet ist. Alternativ kann die Anordung von Skalaelement 51 und Noniuselement 52 auch umgekehrt ausgebildet sein.
Figur 7 zeigt eine Schnittansicht durch die Vorrichtung 1 aus Figur 1 parallel zur vertikalen Achse 4 und parallel zur radialen Richtung in Bezug auf die vertikale Achse 4 mittig durch einen Niederhalter 47. Der Niederhalter 47 umfasst einen mittels eines aus einer Mehrzahl von auf einer Schraube 56 aufgefädelten Tellerfedern 55 ausgebildetes Federelements 54 auf den Gleitring 15 vorgespannten Niederhalterkörper 53. Da die Schraube 56 in die Abstützeinheit 3 geschraubt ist, kann über die Schraube 56 und das Federelement 54 eine in Richtung der vertikalen Achse 4 orientierte und in Richtung Abstützeinheit 3 wirkende Vorspannkraft auf den Niederhalterkörper 53 und über diesen weiter auf den Gleitring 15 aufgebracht werden. Zu entnehmen ist aus Figur 7 ferner, dass die Aufnahmeeinheit 5 nur über den an diese befestigten Gleitring 15 mit der Abstützeinheit 3 in Kontakt steht, hierbei in Richtung der vertikalen Achse 4 wie bereits oben beschrieben via des Kontakts zwischen der axialen Gleitfläche 35 und der segmentierten Führungsfläche 36, bereitgestellt durch Gleitplatten 38, und radial dazu via der radialen Außenfläche 33 und der radialen Innenfläche 34.
Die Aufnahmeeinheit 5 ist entsprechend via des Gleitrings 15 über eine axiale Passung 57 und eine radiale Passung 58 positioniert und zentriert.
Der genaue Aufbau und die Funktionalität der Justiervorrichtung 16 wird im Folgenden mit Bezug auf die Figuren 8 bis 10 beschrieben. Hierbei zeigen Figur 8 schematisch eine perspektivische Seitenansicht und Figur 9 schematisch eine Seitenansicht der Justiervorrichtung 16 der Vorrichtung 1 aus Figur 1 ; Figur 10 zeigt ferner schematisch eine perspektivische Detailansicht eines Einstellkörpers 46.
Die abstützseitige Einheit 41 umfasst bezogen auf die Umfangsrichtung 37 beidseitig des Fortsatzes 43 jeweils einen in Richtung der vertikalen Achse 4 verstellbaren Einstellkörper 46 mit einer korrespondierend zur Seitenfläche 45 der jeweiligen Seite orientierten, die jeweilige Seitenfläche 45 kontaktierenden Keilfläche 62.
Jeder der Einstellkörper 46 ist in Richtung der vertikalen Achse 4 verschiebbar gegenüber der Abstützeinheit 3 geführt, vorliegend entlang einer in die Abstützeinheit 3 eingeschraubten Bolzenschraube 60. Der Einstellkörper 46 ist ferner senkrecht zur vertikalen Achse 4 verschiebbar an der Abstützeinheit 3 angeordnet. Hierfür weist der Einstellkörper 46 ein im Wesentlichen tangential zur Umfangrichtung 37 orientiertes, den Einstellkörper 46 in Richtung der vertikalen Achse 4 durchdringendes Langloch 68 auf. Der Einstellkörper 46 ist via des Langlochs 68 an der sich in der vertikalen Richtung durch das Langloch 68 erstreckenden, an der Abstützeinheit 3 angeordneten Schraube 60, welche mithin ein Führungsachsenelement ausbildet, geführt. Mit anderen Worten ist das Langloch 68 mit seiner Längserstreckung im Wesentlichen senkrecht zur radialen Richtung bezogen auf die Drehachse 4 bzw. genauer gesagt senkrecht zu einer Längserstreckung 69 des Fortsatzes 43 parallel zur radialen Richtung, in welcher sich der Fortsatz 43 in radialer Richtung bezogen auf die Drehachse 4 erstreckt, orientiert.
Wie in Zusammenschau mit den Figuren 5 und 6 ersichtlich, liegen die beiden den Fortsatz 43 senkrecht zu dessen Längserstreckung 69 flankierenden Einstellkörper 46 auf einer Linie, die senkrecht zur Längserstreckung 69 orientiert ist. Die Einstellkörper 46 sind mithin im Wesentlichen tangential zur Umfangsrichtung 37 orientiert bzw. im Wesentlichen senkrecht zur radialen Richtung orientiert. Wie aus Figur 10 ersichtlich weist das Langloch 68 eine gerade Längserstreckung auf. Die Längserstreckung des Langlochs 68 ist senkrecht zur Längserstreckung 69 des Fortsatzes 43 orientiert.
Weiterhin umfasst der Einstellkörper 46 auf seiner der Keilfläche 64 gegenüberliegend gelegenen Seite eine gegen die Vertikale geneigte Keilführungsfläche 63, welche mit einer an einem Führungsblock 61 vorgesehenen, korrespondierend zur Führungskeilfläche 63 orientierten Führungsfläche 64 in Kontakt ist. Wie aus den Figuren 8 bis 10 ersichtlich, sind die Keilfläche 62 und die Keilführungsfläche 63 in Bezug auf die Vertikale in entgegengesetzte Richtungen geneigt, wobei optional die der Betrag des Neigungswinkels für beide Flächen 62, 63 gleich groß ist.
Optional kann der Führungsblock 63 gegenüber der Abstützeinheit 3 um eine Achse parallel zur vertikalen Achse 4 schwenkbar gelagert sein.
Der Einstellkörper 46 kann ferner, wie in Figur 10 gezeigt, an seiner Richtung Seitenfläche 45 des Fortsatzes 43 weisenden Seite einen sich Richtung Fortsatz 43 erstreckenden Absatz 65 aufweisen, dessen Breite kleiner ist als die Breite des Einstellkörpers 46 in radialer Richtung bezogen auf die vertikale Achse 4, wobei der Absatz 65 die Keilfläche 62 aufweist.
In Bezug auf die Figuren 11A bis 11 C, welche jeweils schematisch eine Draufsicht auf die Vorrichtung 1 aus Figur 1 zeigen, ist ein Verfahren zum Ausrichten der Position des optischen Gitters 2 in einem Kurzpulslasersystem, umfassend eine Vorrichtung 1 gemäß den Figuren 1 bis 10 erläutert.
Zunächst ist die Aufnahmeeinheit 5 durch Drehen um die vertikale Achse 4 in eine Orientierung zu bringen, so dass die Gitterachse 10 in etwa parallel zur Richtung der eintreffenden Strahlung ausgerichtet ist. Mit anderen Worten ist die Aufnahmeeinheit 5 gegen die Abstützeinheit 3 derart zu bewegen, dass die Gitterachse 10 in einem Winkel von 0° relativ zur Richtung des auf das Gitter 2 auftreffenden Laserstrahls ausgerichtet ist.
Eine Feinjustierung der Ausrichtung des optischen Gitters 2 um die vertikale Achse 4, wie mittels des Bezugszeichens 67 angedeutet, kann durch Betätigen der Justiervorrichtung 16 erzielt werden.
Im Anschluss ist die aufnahmeseitige Einheit 42 der Justiervorrichtung 16 abzunehmen, so dass sich die Aufnahmeeinheit 5 im Wesentlichen ohne Einschränkung über die Gleitlagerung um die vertikale Achse 4 drehen lässt.
Daraufhin kann die Winkelposition der Aufnahmeeinheit 5 und damit entsprechend des optischen
Gitters 2 auf einen vorgegebenen Winkel, auch als Arbeitswinkel 49 bezeichnet, relativ zur Richtung 66 des auf das optische Gitter 2 auftreffenden Laserstrahls durch Drehen der Aufnahmeeinheit 5 relativ zur Abstützeinheit 3 um die vertikale Drehachse 4 grob eingestellt werden.
Im Anschluss wird die Justiervorrichtung 16 wieder komplett angebracht.
Nun kann die Winkelposition des optischen Gitters 2 präzise auf den erforderlichen Arbeitswinkel 49 mittels der Justiervorrichtung 16 feinjustiert beziehungsweise exakt ausgerichtet werden.
Die Feineinstellung 67 geschieht über die Einstellkörper 46, die jeweils nach oben beziehungsweise nach unten, mithin von der Abstützeinheit 3 weg oder auf diese zu geschraubt werden.
Entspricht die Ausrichtung der Position des optischen Gitters 2 der im System erforderlichen Ausrichtung, so kann die Position relativ zur vertikalen Achse 4 durch die Justiervorrichtung fixiert werden. Vorliegend erfolgt dies, indem die Bolzenschrauben 60 jeweils mit einem vorgegebenen Fixieranzugsmoment angezogen werden, so dass die aufnahmeseitige Einheit 42 in einem verspannten Zustand vorliegt.
Die Justiervorrichtung 16 stellt somit sowohl eine Feinjustierung als auch eine Fixierung des optischen Gitters 2 gegen ein Drehen relativ zur vertikalen Achse 4 bereit. Mit anderen Worten ist die Justiervorrichtung 16 ausgebildet zum Einstellen der Winkelposition der Aufnahmeeinheit 5 relativ zur Abstützeinheit 3 um die vertikale Achse 4 und zum Fixieren der Position der Winkelposition der Aufnahmeeinheit 5 relativ zur Abstützeinheit 3 bezogen auf die vertikale Achse 4.
Optional kann hinsichtlich der Ausrichtung der Position des optischen Gitters 2 für die initiale Ausrichtung parallel zur Richtung 66 der einfallenden Strahlung (siehe Figur 11 A) und/oder zur Ausrichtung mit dem vorgegebenen Arbeitswinkel 49 relativ zur Richtung 66 der einfallenden Strahlung zusätzlich ein Kippen und/oder Neigen um die horizontalen Achsen 9, 13 wie oben beschrieben Anwendung finden.
Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
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1 Vorrichtung
2 Optisches Gitter
3 Abstützeinheit
4 Vertikale Achse
5 Aufnahmeeinheit
6 Zweites Aufnahmeteil
7 Zweites Gelenk
8 Erstes Aufnahmeteil
9 Zweite horizontale Achse
10 Gitterachse
11 Oberfläche
12 Erstes Gelenk
13 Erste horizontale Achse
14 Aufnahme
15 Gleitring
16 Justiervorrichtung
17 Kippwinkel
18 Oberer Abschnitt
19 Unterer Abschnitt
20 Spalt
21 Biegestruktur
22 Feder
23 Feineinstellschraube
24 Bügel
25 Konterschraube
26 Neigungswinkel
27 Oberer Abschnitt
28 Unterer Abschnitt
29 Spalt
30 Feder
31 Feineinstellschraube
32 Konterschraube
33 Radiale Außenfläche
34 Radiale Innenfläche 35 Axiale Gleitfläche
36 Führungsfläche
37 Umfangsrichtung
38 Gleitplatte
39 Plattenaufnahme
40 Winkel
41 Abstützseitige Einheit
42 Aufnahmeseitige Einheit
43 Fortsatz
44 Befestigungsteil
45 Seitenfläche
46 Einstellkörper
47 Niederhalter
48 Anbindungsbereich
49 Arbeitswinkel
50 Nonousskalaanordnung
51 Skalaelement
52 Noniuselement
53 Niederhalterkörper
54 Federelement
55 Tellerfeder
56 Schraube
57 Axiale Passung
58 Radiale Passung
59 Gleitplatte
60 Schraube
61 Führungsblock
62 Keilfläche
63 Führungskeilfläche
64 Führungsfläche
65 Absatz
66 Richtung
67 Feineinstellung
68 Langloch
69 Längserstreckung

Claims

22
Ansprüche
1 . Vorrichtung (1) zum Ausrichten der Position eines optischen Elements, insbesondere zum Ausrichten der Position eines optischen Gitters (2) in einem Kurzpulslasersystem, umfassend eine Abstützeinheit (3) zum Abstützen gegen die Umgebung und eine um eine vertikale Drehachse (4) relativ zur Abstützeinheit (3) drehbar gelagerte, bevorzugt gleitgelagerte, Aufnahmeeinheit (5) zum Aufnehmen eines optischen Elements, insbesondere optischen Gitters (2), gekennzeichnet durch eine abnehmbare Justiervorrichtung (16) zum Einstellen einer Winkelposition der Aufnahmeeinheit (5) relativ zur Abstützeinheit (3) um die vertikale Achse (4).
2. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Justiervorrichtung (16) eine an die Aufnahmeeinheit (5) anbringbare aufnahmeseitige Einheit (42) und eine an die Abstützeinheit (3) anbringbare abstützseitige Einheit (41) umfasst, wobei bevorzugt die Winkelposition der Aufnahmeeinheit (5) relativ zur Abstützeinheit (3) durch eine Interaktion der aufnahmeseitigen Einheit (42) und der abstützseitigen Einheit (41) einstellbar ist.
3. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die aufnahmeseitige Einheit (42) einen sich bezogen auf die vertikale Achse (4) nach radial außen erstreckenden Fortsatz (43) umfasst, wobei der Fortsatz (43) zumindest eine in Umfangsrichtung (37) weisende, gegen die Vertikale geneigte Seitenfläche (45) umfasst, und wobei die aufnahmeseitige Einheit (42) einen in Richtung der vertikalen Achse (4) verstellbaren Einstellkörper (46) mit einer korrespondierend zur Seitenfläche (45) orientierten, die Seitenfläche (45) kontaktierenden Keilfläche (62) aufweist, wobei bevorzugt der Fortsatz (43) bezogen auf die Umfangsrichtung beidseitig jeweils eine gegen die Vertikale geneigte Seitenfläche (45) umfasst, und wobei die aufnahmeseitige Einheit (42) bezogen auf die Umfangsrichtung beidseitig des Fortsatzes (43) jeweils einen in Richtung der vertikalen Achse
(4) verstellbaren Einstellkörper (46) mit einer korrespondierend zur Seitenfläche (45) der jeweiligen Seite orientierten, die jeweilige Seitenfläche (45) kontaktierenden Keilfläche (62) aufweist, wobei bevorzugt die aufnahmeseitige Einheit (42) abnehmbar an der Aufnahmeeinheit
(5) angeordnet, bevorzugt befestigt, ist und/oder bevorzugt die abstützseitige Einheit (41) abnehmbar an der Abstützeinheit (3) angeordnet, bevorzugt befestigt, ist.
4. Vorrichtung (1) gemäß dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Einstellkörper (46) in Richtung der vertikalen Achse (4) verschiebbar an der Abstützeinheit (3) geführt ist und/oder der Einstellkörper (46) in Richtung der vertikalen Achse (4) und senkrecht zur vertikalen Achse (4) verschiebbar an der Abstützeinheit (3) angeordnet ist, wobei bevorzugt der Einstellkörper (46) ein im Wesentlichen tangential zur Umfangrichtung orientiertes, den Einstellkörper (46) in Richtung der vertikalen Achse (4) durchdringendes Langloch (68) aufweist, wobei er Einstellkörper (46) bevorzugt via des Langlochs (68) an einer sich in vertikalen Richtung durch das Langloch (68) erstreckenden, fest an der Abstützeinheit (3) angeordneten Führungsachsenelement geführt ist. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Einstellkörper (46) auf seiner der Keilfläche (62) gegenüberliegend gelegenen Seite eine gegen die Vertikale geneigte Keilführungsfläche (63) aufweist, wobei die Keilführungsfläche (63) mit einer an einem Führungsblock (61) vorgesehenen, korrespondierend zur Führungskeilfläche (63) orientierten Führungsfläche (64) in Kontakt ist, wobei bevorzugt die Keilfläche (63) und die Keilführungsfläche (64) in Bezug auf die Vertikale in entgegengesetzte Richtungen geneigt sind. Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsblock (61) gegenüber der Abstützeinheit (3) um eine Achse parallel zur vertikalen Achse (3) schwenkbar gelagert ist. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinheit (5) an der Abstützeinheit (3) gleitgelagert ist, wobei bevorzugt die Abstützeinheit (3) eine bevorzugt kreisförmige Aufnahme (14) zum axialen und radialen Lagern der Aufnahmeeinheit (5) aufweist, wobei bevorzugt ein Gleitring (15) zum Bereitstellen der Gleitlagerung an der zur Abstützeinheit (3) weisenden Seite der Aufnahmeeinheit (5) angeordnet und bevorzugt in der kreisförmigen Aufnahme (14) aufgenommen ist, wobei bevorzugt der Gleitring (15) über eine radiale Außenfläche (33) mit einer radialen Innenfläche (34) der kreisförmigen Aufnahme (14) zusammenwirkt, um den Gleitring (15) radial zu positionieren, und/oder der Gleitring (15) über eine axialen Gleitfläche (35) mit einer axialen Führungsfläche (36) der kreisförmigen Aufnahme (14) zusammenwirkt, um den Gleitring (15) axial zu positionieren. Vorrichtung (1) gemäß dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsfläche (36) segmentiert ausgebildet, und/oder die Führungsfläche (36) durch zumindest eine an der Abstützeinheit (3) angeordnete Gleitplatte (38) ausgebildet ist, wobei die Führungsfläche (36) bevorzugt durch eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilten, bevorzugt gleichmäßig verteilten, Gleitplatten (38) bereitgestellt ist. 9. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitring (15) ein von der Abstützeinheit (3) und/oder der Aufnahmeeinheit (5) verschiedenes Material aufweist, bevorzugt eine Messinglegierung, und/oder der Gleitring (15) an zumindest einer zur Lagerung vorgesehenen Fläche, bevorzugt einer Richtung Abstützeinheit (3) weisenden axialen Gleitfläche (35) und/oder einer radialen Fläche, bevorzugt einer radialen Außenfläche (33) , eine geschliffene Oberfläche aufweisen und/oder mit einem Schmiermittel versehen sind, und/oder die Abstützeinheit (3) und/oder die Aufnahmeeinheit (5) im Wesentlichen aus einer hochfesten Aluminiumlegierung ausgebildet sind, und/oder die zumindest eine Gleitplatte (38) eine Stahllegierung umfasst, bevorzugt eine Edelstahllegierung, und/oder die zumindest eine Gleitplatte (38) eine geschliffene Oberfläche und/oder eine mit einem Schmiermittel versehene Oberfläche aufweist.
10. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Niederhalter (47) an der Abstützeinheit (3) vorgesehen ist, wobei der zumindest eine Niederhalter (47) ausgebildet ist, die Aufnahmeeinheit (5), bevorzugt den Gleitring (15) der Aufnahmeeinheit (5), in einer vorgegebenen Lagerungsposition zu halten, wobei bevorzugt der zumindest eine Niederhalter (47) einen mittels eines Federelements (54) auf den Gleitring (15) vorgespannten Niederhalterkörper (53) aufweist.
11. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinheit (5) ein erstes Gelenk (12) zum Neigen einer Gitteraufnahme zum Aufnehmen des optischen Gitters (2) um eine erste horizontale Achse (13) und/oder ein zweites Gelenk (7) zum Kippen der Gitteraufnahme um eine zweite horizontale Achse (9) umfasst, wobei das erste Gelenk (12) und/oder das zweite Gelenk (9) bevorzugt als Festkörpergelenk ausgebildet sind.
12. Kurspulslasersystem, umfassend eine Laserlichtquelle und ein optisches Gitter (2) zum Komprimieren eines Laserlichtpulses der Laserlichtquelle, dadurch gekennzeichnet, dass das Kurzpulslasersystem ferner eine Vorrichtung (1) zum Ausrichten der Position eines optischen Gitters (2) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche umfasst.
13. Verfahren zum Ausrichten der Position eines optischen Elements, insbesondere optischen Gitters (2), in einem Kurzpulslasersystem, umfassend die folgenden Schritte:
Bereitstellen einer Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 ; Ausrichten des optischen Elements in einem Winkel von 0° relativ zur Richtung des auf das optische Element auftreffenden Laserstrahls; 25
Zumindest teilweises Abnehmen der Justiervorrichtung (16) von der Aufnahmeeinheit (5) und/oder der Abstützeinheit (3);
Voreinstellen der Winkelposition des optischen Elements auf einen vorgegebenen Winkel relativ zur Richtung des auf das optische Elementauftreffenden Laserstrahls durch Drehen der Aufnahmeeinheit (5) relativ zur Abstützeinheit (3) um die vertikale Achse (4);
Anbringen der Justiervorrichtung (16);
Justieren der Winkelposition des optischen Elements auf einen Arbeitswinkel (49) mittels der Justiervorrichtung (16).
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